Bosch花費10億歐元在德國開設半導體工廠 9月開始供應汽車產業

全面互聯化、數據驅動化以及自行優化:博世正在德勒斯登啟用全球最先進的晶圓廠之一。高度自動化、全面互聯化的機器和整合程序,結合人工智慧 (AI) ,將使德勒斯登工廠成為智慧工廠和工業 4.0 的先驅。在德國總理梅克爾(Angela Merkel) 博士、歐盟執委會副主席Margrethe Vestager以及薩克森邦首長Michael Kretschmer的共同虛擬線上見證下,此座高科技廠房已於 2021 年 6 月 7 日正式落成。

「全新的德勒斯登晶圓廠呈現出的最先進的技術,是歐洲公共和私有參與者共同努力所完成的優良典範。半導體將有助於歐洲擅長的運輸、製造、清潔能源和醫療保健等產業的發展。它將有助於加強歐洲作為尖端創新搖籃的競爭力。」歐盟執委會副主席 Margrethe Vestager 說。

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當全球各大車廠都開始顯現晶片短缺的窘迫狀態之時,又發生了日本晶片廠火災以及美國德州的停電事件,現階段許多品牌也嘗試在根本上的改革零件供應鏈,以避免未來再次遭遇”無車可做”的危機;目前除了將生產資源優先提供給高獲利產品之外,甚至也有品牌決定要自己研製集團內部所需的晶片供應。
 

車用科技大廠Bosch也決定在德國的德勒斯登(Dresden)投注大筆資金開設半導體工廠,工程早在2018年6月就開始建造,工廠佔地約100,000 平方米(約14個足球場),這是Bosch當時對於美國矽谷的正面回應,意外的卻在2021年成為車用晶片的救星之一。德勒斯登工廠將會額外提供約700個工作崗位,重點技術會放在主流的300毫米晶圓製造(單個晶圓可容納31,000個獨立晶片),這個技術也提高了Bosch在半導體產業方面的競爭力,他們已在2021年1月完成第一晶圓的原型製作,並設定會在2021年7月開始生產Bosch產品所需的電腦晶片,而車用晶片則是預計在9月開始供應,較原計劃提前三個月。。Bosch董事會成員 Harald Kroeger表示:「汽車晶片是半導體技術的終極專業,因為這些小零件在汽車之中必須特別堅固耐用。」Bosch也強調汽車半導體的研發比其他領域更加困難複雜,這也需要汲取他們過去數十年所累積的專業知識與經驗。
 

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「對於博世而言,半導體為核心技術,自主研發及生產深具集團策略發展意義。在德勒斯登,透過人工智慧,我們將半導體製程更上一層樓。」 博世集團執行長鄧納爾 (Volkmar Denner )博士指出。「 這是我們的第一座人工智慧物聯網工廠: 在啟用的第一天即作到完全聯網、 數據驅動化以及自行優化能力。」該廠為博世集團成立 130 多年來最大的單筆投資案。德勒斯登廠將於今年七月開始運轉,較原計劃提前六個月。

薩克森邦首長Michael Kretschmer表示:「這座新晶圓廠將可讓歐洲、德國和薩克森邦皆受惠。直接和間接地,意味著在這個龐大成長的產業中將帶來許多新的工作機會。此項 10 億歐元的投資案強化薩克森矽谷 (Silicon Saxony) 和整個歐洲半導體產業。」在 72,000 平方公尺的建築面積上,目前已有250 人在此晶圓廠工作。

 
工業4.0 的先驅

具獨立思考能力的機器、在 9,000 公里外進行維護工作、內建攝影機的眼鏡:博世德勒斯登晶圓廠是世界上最先進的晶圓廠之一。「由於人工智慧和物聯網的結合,我們正為製造業的數據驅動化、持續改善奠定基礎。」鄧納爾表示。具體而言,這意味著晶圓廠內從機器、感測器和產品收集來的所有數據,被集中在中央資料庫中。結果是:每秒可產生相當於 500 頁紙本的生產數據。僅僅一天,則將相當於超過 4,200 萬頁紙本。然後透過人工智慧來評估這些所收集來的數據。在此過程中,自我優化演算法學習如何根據數據進行預測。透過這種方式,可以即時分析製造和維護程序。例如,人工智慧演算法甚至可以檢測到產品中最微小的異常。這些異常以簽章的特定錯誤模式,在晶片表面被識別出來。甚至在異常影響產品的可靠度之前,即可立刻分析異常原因並即時校正與程序的偏差。 鄧納爾說:「人工智慧是進一步改善製程和達成高水準半導體品質穩定性的關鍵。」此外,這也代表著半導體產品可以快速進入全面生產,減少汽車產業客戶在量產前進行耗時的測試需求。藉由人工智慧,維護工作也可以獲得優化。演算法可即時精確地預測機器或機器人是否需要維護或調整。換言之,這樣的任務不是依循嚴格的時程表,而是根據需要的時間來進行,同時可在任何問題發生之前即提早完成任務。

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「數位分身」工廠及其分身

此座晶圓廠的另一特色是它同時存在現實世界以及數位世界中,這稱為「數位分身」。在施工過程中,工廠的每個部分以及與工廠相關的所有施工數據,皆以數位方式記錄下來,並可在3D模型中一目了然。數位分身約有 50 萬個 3D 物件,包括建築物和基礎設施、供應和廢棄物處理系統、電纜槽、通風系統、機械和生產線。可使博世在不干預正在施工的情況下,模擬流程優化計劃和改造工作。德勒斯登工廠的維護工作也運用高科技:數據眼鏡和擴增實境讓機器的維護工作,可遠距完成。換言之,德勒斯登的維護工作可由遠在亞洲的機械工程公司專業技術人員來完成,無需親自來到德勒斯登。透過數據眼鏡內建的攝影機,影像可傳輸到地球的另一端,然後遠端的專業技術人員透過維護程序,即時與工廠負責人員對話。縱使在新冠狀病毒相關的差旅限制下,此項科技仍可確保機器正常運轉,十足扮演關鍵角色。
 

半導體提升生活品質和道路安全

以微晶片的形式,幾乎在所有科技裝置中,無論是智慧手機、電視還是健身手環,都可以看到半導體。無論現在還是將來,若沒有半導體,汽車將無法運作。2016年,全球每輛新車內平均至少搭載九顆博世晶片,主要運用於安全氣囊控制元件、煞車系統和停車輔助系統等。 2019年,此數量已超過17顆,也就是說,短短幾年間,晶片的數量就幾乎增加一倍。未來幾年,專家預估駕駛輔助系統、資訊娛樂系統以及動力系統電氣化,將出現最強勁的成長。博世以座落於德累斯頓的新晶圓廠,來因應日益成長的半導體需求。 「半導體是進步的基石。搭載德勒斯登所生產的晶片的電子元件,將可讓自動駕駛和節能型駕駛等應用成為可能,並可為乘客提供最佳保護。」博世集團董事會成員 Harald Kroeger 說。調研證實此項需求的成長:根據德國電子工業協會 (ZVEI) 的數據顯示,1998 年時,一輛新車中的微電子設備價值為 120 歐元。而到2018年,價值已經上升到500歐元,預估2023年將可望超過600歐元。這代表著對博世來說,半導體也是成長的領域。
 

半導體專長成為競爭優勢

Kroeger 表示:「汽車晶片是半導體技術的終極試練。因為在汽車中,這些體積微小的晶片必須特別強韌堅固。」在車輛的使用壽命期間,晶片會受到強烈振動和極端溫度的影響,溫度範圍從低於冰點到高於水的沸點。換言之,晶片必須符合更嚴格的可靠性標準。這代表著汽車半導體的開發遠比其他應用更為複雜,需要專業知識,而博世在過去幾十年已累積這些長才。博世的開發人員和工程師深知微電子汽車零組件背後的物理原理,因此開創了預防交通事故和保護環境的全方位系統的可能性。同時,博世提供此類系統開發和製造的一站式購足服務。 「這種結合晶片和系統專長的雙重優勢,對博世深具策略發展意義。」 Kroeger補充說道。此外,博世還可利用自身在電子和軟體方面的系統專長,強化半導體開發和製造的實力。這使得該公司可確保產品品質,不斷改善產品並降低成本。
 

「薩克森矽谷」歐洲最大的微電子聚落

此外,Bosch也在德國的薩克森(Saxony)工廠開始運用人工智慧科技來輔助生產,原廠表示此舉能夠「節省交通產業的客戶在正式量產之前必須要執行的那些耗時實驗。」Bosch集團董事會成員Harald Kroeger表示,Bosch的車用電腦在大量軟體的電子系統領域居於領導地位,並扮演至關重要的角色。該系統的市場估值約200億歐元,並預計到 2030 年時將可望達到15%的年成長。
 
 

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在比較了全球各地的工廠,博世選擇薩克森邦的德勒斯登作為其新晶圓廠的落腳處。 「薩克森矽谷」是歐洲最大及全球第五大微電子聚落。歐洲所生產的晶片,有三分之一源自此地,該地區提供絕佳的條件。 「工廠的位置和興建展現出人們對薩克森邦作為高科技重鎮的信任度,擁有經驗豐富且合格的專業人員以及數十年來在此形成無與倫比的網路。」 薩克森邦部長Kretschmer 表示。他補充說,德勒斯登擁有完善的基礎建設施:一切皆很容易取得,交通便利。這包括汽車供給、服務和其他產業的公司,以及提供專業技術的大學和研究機構。 「在德勒斯登,現代企業家精神與卓越的學術成就和有遠見的產業政策,並駕齊驅。」 Kroeger說。「因此,對博世來說,在該地區進行集團 130 多年上最大的單一投資案,是一項深思熟慮的決定。」

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自 1950 年代以來,其他汽車零件供應商並未如博世一樣,在微電子領域著墨如此深。自 1958 年以來,博世即持續自行生產半導體零組件。 1970 年起,該公司的羅伊特林根晶圓廠即開始生產商業上無法獲得的特殊零組件。自 2010 年導入 200 毫米技術以來,僅在羅伊特林根和德勒斯登的兩座晶圓廠,博世所的投資金額已超過 25 億歐元。此外,博世還投資數十億歐元於開發微電子技術。藉此,博世正持續追求自身在半導體開發和製造的成長策略。「此項半導體長才是博世眾多高品質系統解決方案生產的關鍵。」鄧納爾說道。

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